Евразийский
научный
журнал

Методика экспериментов по определению влияния теплоизолирующих материалов на тепловые потери через поверхности электролизера

Поделитесь статьей с друзьями:
Автор(ы): Столяров Алексей Юрьевич, Биль Руслан Викторович, Соленов Александр Сергеевич
Рубрика: Технические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №12 2019»  (декабрь, 2019)
Количество просмотров статьи: 377
Показать PDF версию Методика экспериментов по определению влияния теплоизолирующих материалов на тепловые потери через поверхности электролизера

Столяров Алексей Юрьевич
Магистрант,
Биль Руслан Викторович,
Соленов Александр Сергеевич


СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ,
Институт цветных металлов и материаловедения,
Кафедра металлургии цветных металлов,
Россия, г. Красноярск

Процесс производства алюминия требует больших объемов электроэнергии, поэтому повышение энергоэффективности производства является одним из приоритетов РУСАЛа.

В настоящее время в России одним из основных потребителей электроэнергии является алюминиевая промышленность, при производстве одной тонны металла в электролизерах с предварительно обожженным и с самообжигающимся анодами расходуется 12,4...14,7 и 15...16 тыс. кВт·ч электроэнергии соответственно.

При производстве алюминия на электропотребление приходится от 30 до 40% затрат. Высокое энергопотребление [1] в производстве алюминия является следствием низкой энергетической эффективности алюминиевых электролизеров, не превышающей 45 %, где значительная часть потребляемой энергии рассеивается через его поверхности в виде теплоты в окружающую среду.

Таким образом, сокращение доли расходов на электроэнергию в электролизном производстве это прямой путь к снижению себестоимости конечного продукта и повышения конкурентоспособности их продукции на рынке .

В связи с этим, особую актуальность научного исследования для производителей алюминия является сокращения энергопотребления за счет снижения потерь тепла в окружающую среду и повышению энергетической эффективности для производства первичного алюминия, обеспечивающих уменьшение энергетических затрат на единицу производимой продукции и сбережение материальных ресурсов.

Методы решения задач

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) обзор и анализ литературы по проблемам сокращения потерь тепла с электролизера;

2) сбор и обработка данных по структуре и составу теплоизолирующих материалов;

3) Опытно — промышленные испытания материалов на электролизерах.

Предложения по снижению потерь теплоты поверхностями алюминиевого электролизера

Для решения задачи по снижению энергетических потерь, были определены основные источники потерь тепла от электролизера . От 40 до 60% тепловых потерь приходится на верхнюю часть электролизера с обожженными анодами [2, 3].

В данной работе были разработаны мероприятия, направленные на снижение потерь теплоты с анодного массива и боковых стенок электролизера.

Приготовление и нанесение хорошего анодного покрытия является крайне важным для эффективной эксплуатации современного электролизера с обожженными анодами. Для защиты анодов от окисления на воздухе и для сведения к минимуму теплопотерь электролизера требуется применение однородной смеси измельченного электролита и глинозема, а также относительно надежного приемлемого и воспроизводимого способа нанесения.

При испытании удлиненных анодов столкнулись с проблемой замены анодов, которым мешала уходящая настыль под анод. И тогда было принято решение, что бы утеплить боковые стенки электролизера.

Тем самым усиление теплоизоляции позволяет избежать формирование слишком больших настылей и получить более равномерную, относительно толстую настыль, повышающую способность электролизера выдерживать флуктуации тока в условиях ведения технологии с низким напряжением

Ожидаемые результаты

Проанализировав прошедшие испытания и технологические конструктивы алюминиевых электролизеров на заводах, можно сделать вывод о том, что контроль уровня высоты и состав укрывного материала, а также постоянный контроль за укрытием и подбор материалов для теплоизоляции катодного кожуха и боковых стенок электролизера, снижает потери тепла в окружающую среду, а также стабилизирует тепловой баланс электролизёра и формирует ФРП.

При этом мы предлагаем рассмотреть следующие варианты по снижению тепловых потерь с электролизера:

— подбор оптимального состава и толщины УМ;

— применение материала войлок муллитокремнеземистый МКРВ-200, как теплоизоляцию, для боковых стенок кожуха электролизера.

При выборе оптимальных вариантах применения тех или иных материалов мы можем уверенно сказать, что при стабильных снижениях тепловых потерь в окружающую среду относительно электролизеров свидетелей мы снизим тепловые потери на ... кВт, которые необходимо компенсировать снижением уставочного напряжения на ... мВ. Это позволит снизить удельный расход электроэнергии на ... кВт ч/тAl и приведет к снижению себестоимости алюминия.

Список используемых источников

  1. Статья 5 Федерального закона от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [Электронный ресурс]
  2. Галевский Г.В. Металлургия алюминия. Технология, электроснабжение, автоматизация: Учебное пособие / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис, Г.А. Сиразутдинов. — М.: Флинта, 2008. — 529 с.
  3. Сорлье М. Катоды в алюминиевом электролизе / М. Сорлье, Х.А. Ойя / пер. П.В. Полякова // Красноярск : КГУ, 1996. — 459 с.